無人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用考試試題含完整答案（歷年真題）一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.在固定翼無人機(jī)縱向靜穩(wěn)定性分析中，若重心前移，則下列參數(shù)變化正確的是A.靜穩(wěn)定裕度減小，操縱桿力減小B.靜穩(wěn)定裕度增大，操縱桿力增大C.靜穩(wěn)定裕度增大，操縱桿力減小D.靜穩(wěn)定裕度減小，操縱桿力增大答案：B解析：重心前移使氣動(dòng)中心與重心距離增大，靜穩(wěn)定裕度（SM）增大；同時(shí)升降舵需產(chǎn)生更大下偏角以平衡，鉸鏈力矩增大，操縱桿力隨之增大。2.某四旋翼無人機(jī)在懸停時(shí)，電機(jī)1、3轉(zhuǎn)速同步增加2%，電機(jī)2、4轉(zhuǎn)速不變，機(jī)體將A.向前平移B.向后平移C.向左滾轉(zhuǎn)并向前平移D.向右滾轉(zhuǎn)并向后平移答案：A解析：四旋翼前進(jìn)運(yùn)動(dòng)需降低后槳轉(zhuǎn)速或提高前槳轉(zhuǎn)速。1、3為前槳，升力增大→機(jī)頭抬升→機(jī)體前傾→產(chǎn)生水平分力→向前平移。3.采用RTK差分定位時(shí)，基站與移動(dòng)站之間最大有效作業(yè)距離主要受哪項(xiàng)因素限制A.電離層延遲空間相關(guān)性B.接收機(jī)鐘差C.多路徑效應(yīng)D.接收機(jī)噪聲答案：A解析：電離層延遲空間相關(guān)半徑約10–20km，超出后差分殘差迅速增大，固定解可靠性下降。4.在Pixhawk系統(tǒng)中，若將參數(shù)MPC_XY_CRUISE設(shè)為20m/s，而實(shí)際水平飛行僅能到15m/s，最可能原因是A.電池電壓過低觸發(fā)保護(hù)B.水平速度I項(xiàng)飽和C.最大傾角限制D.GPS信號(hào)弱答案：C解析：巡航速度由最大傾角（MPC_MAN_TILT_MAX）與最大油門綜合決定，傾角不足時(shí)水平分力受限，速度無法達(dá)到設(shè)定值。5.某型電動(dòng)固定翼無人機(jī)翼載荷35kg/m2，展弦比8，若升力系數(shù)斜率a=0.09/°，則失速速度提高10%時(shí)，所需升力系數(shù)約A.1.32B.1.21C.1.10D.0.99答案：B解析：失速速度V_s∝√(W/S·1/C_Lmax)。速度提高10%，動(dòng)壓增大21%，為維持升力=重力，C_Lmax需下降約1/1.21≈0.826，即原C_Lmax=1.46，新C_L=1.46/1.21≈1.21。6.下列關(guān)于LiDAR與攝影測(cè)量生成DEM的對(duì)比，錯(cuò)誤的是A.LiDAR可穿透植被獲取地面點(diǎn)B.攝影測(cè)量需紋理信息，LiDAR無需C.LiDAR點(diǎn)云密度與飛行高度無關(guān)D.攝影測(cè)量水平精度通常優(yōu)于LiDAR答案：C解析：LiDAR點(diǎn)密度=激光頻率×掃描頻率/地速×高度?1，高度升高密度下降。7.在無人機(jī)編隊(duì)飛行中，采用“l(fā)eader–follower”策略，若follower采用PID控制相對(duì)距離，其D項(xiàng)主要抑制A.通信延遲導(dǎo)致的相位滯后B.外部風(fēng)擾C.leader機(jī)動(dòng)引起的快速相對(duì)速度變化D.GPS漂移答案：C解析：D項(xiàng)對(duì)相對(duì)速度變化率敏感，可提前抑制leader加速造成的超調(diào)。8.某多旋翼電池6S5000mAh30C，最大持續(xù)電流為A.30AB.50AC.150AD.300A答案：C解析：持續(xù)電流=容量×C值=5Ah×30=150A。9.固定翼無人機(jī)采用雙發(fā)推力線外傾5°，若左發(fā)失效，為保持航向不變，飛行員應(yīng)A.向左壓桿并蹬左舵B.向右壓桿并蹬右舵C.僅蹬右舵D.僅向左壓桿答案：B解析：左發(fā)失效→偏航力矩向右→需蹬右舵產(chǎn)生左偏航力矩；外傾推力線產(chǎn)生左滾轉(zhuǎn)力矩→需向右壓桿抵消。10.在毫米波雷達(dá)避障中，若采用FMCW體制，目標(biāo)距離R與差頻f_b關(guān)系為A.R=cf_b/(2B)B.R=cf_b/(4B)C.R=2B/(cf_b)D.R=cf_b/B答案：A解析：FMCW距離公式R=cf_b/(2B)，其中B為調(diào)頻帶寬。11.某型無人機(jī)使用AES-256加密鏈路，地面站每200ms發(fā)送一次心跳包，若密鑰在飛行中動(dòng)態(tài)更新，則最適合的密鑰分發(fā)機(jī)制是A.預(yù)共享密鑰池B.Diffie–Hellman臨時(shí)密鑰交換C.數(shù)字證書+PKID.量子密鑰分發(fā)答案：B解析：DH可在已建立通道基礎(chǔ)上快速生成臨時(shí)會(huì)話密鑰，計(jì)算量小，適合實(shí)時(shí)性高的無人機(jī)鏈路。12.在農(nóng)業(yè)多光譜遙感中，NDVI計(jì)算公式為A.(NIR+Red)/(NIR-Red)B.(NIR-Red)/(NIR+Red)C.(Green-Red)/(Green+Red)D.(Red-NIR)/(NIR+Red)答案：B解析：NDVI=(ρ_NIR-ρ_Red)/(ρ_NIR+ρ_Red)。13.采用光流法進(jìn)行室內(nèi)定位時(shí)，若地面紋理稀疏，最可能導(dǎo)致A.尺度漂移B.姿態(tài)角誤差C.位置漂移D.高度突變答案：C解析：光流依賴特征點(diǎn)追蹤，紋理稀疏→特征點(diǎn)少→速度估計(jì)不準(zhǔn)→積分后位置漂移。14.某固定翼無人機(jī)設(shè)計(jì)巡航升阻比為12，若燃油重量占起飛重量30%，理論最大航程與升阻比關(guān)系為A.與升阻比平方成正比B.與升阻比成正比C.與升阻比平方根成正比D.無關(guān)答案：B解析：Breguet航程公式R=(L/D)·(V/c)·ln(W_i/W_f)，升阻比線性影響航程。15.在無人機(jī)電磁兼容性測(cè)試中，輻射發(fā)射RE102主要考核頻段為A.10Hz–50kHzB.10kHz–18GHzC.30MHz–1GHzD.1GHz–40GHz答案：B解析：GJB151BRE102覆蓋10kHz–18GHz。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，多選少選均不得分）16.下列哪些措施可有效抑制多旋翼無人機(jī)“槳葉揮舞”導(dǎo)致的振動(dòng)A.采用高剛性碳纖維槳B.增加槳葉負(fù)扭轉(zhuǎn)C.在槳轂加入黏彈阻尼器D.提高電機(jī)PWM頻率E.采用三葉槳答案：ACE解析：高剛性槳減小揮舞幅；黏彈阻尼吸收揮舞能量；三葉槳對(duì)稱性高，可抵消部分周期揮舞力矩。負(fù)扭轉(zhuǎn)降低升力分布不均，但對(duì)揮舞抑制有限；PWM頻率與電機(jī)扭矩脈動(dòng)有關(guān)，與揮舞無直接關(guān)聯(lián)。17.關(guān)于無人機(jī)冰型傳感器，下列說法正確的是A.壓電諧振式傳感器通過頻率變化檢測(cè)結(jié)冰B.光學(xué)散射法易受太陽光干擾C.電容式傳感器對(duì)霜敏感但對(duì)明冰不敏感D.熱平衡法需額外加熱功耗E.毫米波雷達(dá)可穿透冰層測(cè)厚度答案：ABDE解析：電容式對(duì)明冰同樣敏感，故C錯(cuò)誤。18.影響激光雷達(dá)測(cè)距精度的系統(tǒng)誤差包括A.計(jì)時(shí)抖動(dòng)B.光束發(fā)散角C.接收電路帶寬D.目標(biāo)表面傾斜角E.大氣折射率波動(dòng)答案：ABC解析：D、E為外部因素，非系統(tǒng)誤差。19.在無人機(jī)集群協(xié)同搜索任務(wù)中，采用“拍賣算法”分配目標(biāo)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)有A.可擴(kuò)展性強(qiáng)B.通信開銷低C.可處理動(dòng)態(tài)目標(biāo)D.全局最優(yōu)E.實(shí)時(shí)性高答案：ACE解析：拍賣為分布式算法，通信量隨節(jié)點(diǎn)增加而上升，非低開銷；只能保證局部最優(yōu)。20.下列關(guān)于氫燃料電池?zé)o人機(jī)的描述，正確的是A.比能量高于鋰電B.低溫性能優(yōu)于柴油C.輸出功率密度高D.需配套高壓儲(chǔ)氫瓶E.水平起降無人機(jī)續(xù)航可提升2–3倍答案：ADE解析：燃料電池功率密度低于鋰電，低溫啟動(dòng)困難，B、C錯(cuò)誤。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）21.對(duì)于同一架固定翼無人機(jī)，在相同迎角下，高度增加1000m，升力系數(shù)不變。答案：√解析：升力系數(shù)僅與翼型、迎角、Re有關(guān)，與高度無關(guān)。22.多旋翼無人機(jī)在電池電量低于10%時(shí)，繼續(xù)滿油門爬升會(huì)導(dǎo)致電調(diào)過壓保護(hù)。答案：×解析：低電量時(shí)電池內(nèi)阻增大，滿油門拉低電壓，易觸發(fā)低壓保護(hù)而非過壓。23.采用SRTM3（90m）DEM進(jìn)行航線規(guī)劃時(shí)，可完全避免撞山風(fēng)險(xiǎn)。答案：×解析：SRTM3水平與垂直誤差可達(dá)±16m，存在撞山隱患。24.在Pix4D中，若“關(guān)鍵圖像”選項(xiàng)關(guān)閉，生成的點(diǎn)云密度會(huì)下降。答案：√解析：關(guān)閉后軟件減少冗余影像，匹配點(diǎn)數(shù)下降，點(diǎn)云稀疏。25.毫米波雷達(dá)的波長(zhǎng)越短，穿透雨霧能力越強(qiáng)。答案：×解析：短波長(zhǎng)（如94GHz）衰減系數(shù)大，穿透能力弱于35GHz。26.無人機(jī)使用SBAS校正后，水平定位誤差可降至1m以內(nèi)。答案：√解析：SBAS（WAAS/EGNOS）典型精度0.5–1m。27.在固定翼設(shè)計(jì)中，采用翼梢小翼可降低誘導(dǎo)阻力但會(huì)增加摩擦阻力。答案：√解析：小翼增加浸潤(rùn)面積，摩擦阻力略增。28.多旋翼電機(jī)KV值越高，同等電壓下輸出扭矩越大。答案：×解析：KV高→匝數(shù)少→扭矩常數(shù)小→扭矩低。29.無人機(jī)鏈路采用OFDM調(diào)制，其峰均功率比（PAPR）高于FSK。答案：√解析：OFDM多載波疊加導(dǎo)致PAPR高。30.在AgisoftMetashape中，若影像EXIF無GPS信息，仍可通過純特征匹配完成空三，但需至少3個(gè)地面控制點(diǎn)。答案：√解析：無GPS時(shí)需GCP提供絕對(duì)約束，3點(diǎn)為最小配置。四、填空題（每空2分，共20分）31.某型固定翼無人機(jī)翼面積0.8m2，展弦比10，則翼展為________m。答案：√(10×0.8)=2.83m32.多旋翼無人機(jī)電機(jī)效率η=75%，螺旋槳效率η_p=65%，則動(dòng)力系統(tǒng)總效率為________%。答案：0.75×0.65=48.75%33.在攝影測(cè)量中，若影像地面分辨率為3cm，則按照“1/3像素”高程精度經(jīng)驗(yàn)，高程精度約________cm。答案：3×3=9cm34.某LiDAR激光脈沖寬度4ns，則理論距離分辨率為________cm。答案：ΔR=c·τ/2=0.6m=60cm35.若固定翼無人機(jī)最小失速速度8m/s，設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.2，則起飛離地速度為________m/s。答案：8×1.2=9.6m/s36.采用2.4GHz頻段的無線電，在自由空間下，傳輸距離增加一倍，接收功率下降________dB。答案：20log10(2)=6dB37.某六旋翼無人機(jī)單槳最大推力12N，總起飛重量68N，則最大推重比為________。答案：6×12/68=1.0638.在Pixhawk中，參數(shù)EK2_ALT_SOURCE=1表示主高度源為________。答案：GPS39.氫燃料電池系統(tǒng)比能量600Wh/kg，鋰電池200Wh/kg，則同等能量下氫燃料系統(tǒng)重量減輕________%。答案：(1–200/600)=66.7%40.若某型無人機(jī)采用前緣縫翼，縫翼放下后，失速迎角將________（增大/減?。?。答案：增大五、簡(jiǎn)答題（每題8分，共24分）41.簡(jiǎn)述多旋翼無人機(jī)“地面效應(yīng)”對(duì)懸停電流的影響機(jī)理，并給出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證思路。答案：地面效應(yīng)使槳盤下方動(dòng)壓升高，等效誘導(dǎo)速度減小，所需功率P=T·(v_i+v_0)/2下降，電流減小。實(shí)驗(yàn)：在同一高度柵格（0.1–2m）懸停，記錄電調(diào)電流、高度傳感器數(shù)據(jù)；擬合曲線，可觀察到0.5–1m區(qū)間電流下降10–15%?？刂谱兞浚弘姵仉妷骸h(huán)境溫度、槳葉型號(hào)保持一致。42.說明激光雷達(dá)“多回波”技術(shù)在森林測(cè)繪中的作用，并給出點(diǎn)云分類流程。答案：多回波記錄同一脈沖的首次、中間、末次返回，可區(qū)分樹冠、枝條、地面。流程：1）讀取LAS文件，提取回波號(hào)；2）首次回波多為樹冠，末次回波含地面；3）基于布料模擬濾波（CSF）分離地面與非地面；4）對(duì)非地面點(diǎn)采用歐氏聚類分割單木；5）計(jì)算樹高=首次高程–地面高程；6）輸出CHM、DEM、DSM。43.固定翼無人機(jī)采用“鴨式布局”有何優(yōu)缺點(diǎn)？答案：優(yōu)點(diǎn)：1）鴨翼產(chǎn)生正升力，配平阻力?。?）失速時(shí)鴨翼先失速，機(jī)頭下俯，自然失速恢復(fù)；3）重心后移，結(jié)構(gòu)重量減輕。缺點(diǎn)：1）氣動(dòng)耦合復(fù)雜，飛控設(shè)計(jì)難；2）鴨翼下洗影響主翼，升力線斜率降低；3）縱向靜穩(wěn)定度低，需增穩(wěn)系統(tǒng)；4）前翼增加浸潤(rùn)面積，摩擦阻力略增。六、計(jì)算題（共31分）44.（10分）某型電動(dòng)固定翼無人機(jī)參數(shù)：翼面積S=0.96m2，質(zhì)量m=4.8kg，巡航速度V=18m/s，升阻比L/D=14，螺旋槳推進(jìn)效率η_p=0.75，電池能量E=1.35MJ（6S10Ah25C）。忽略爬升與機(jī)動(dòng)耗能，求理論最大巡航時(shí)間。答案：需用功率P=mgV/(L/D)=4.8×9.81×18/14=60.5W電功率P_e=P/η_p=80.7W時(shí)間t=E/P_e=1.35×10?/80.7=16.7×103s=4.64h45.（10分）某五旋翼無人機(jī)單槳葉質(zhì)量0.12kg，槳葉長(zhǎng)度0.25m，轉(zhuǎn)速3000rpm，若一片槳葉在0.3s內(nèi)完全斷裂，求剩余機(jī)體獲得的反扭矩角加速度。（機(jī)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I_z=0.18kg·m2，忽略氣動(dòng)力）答案：斷裂槳角動(dòng)量L=I_b·ω，I_b=1/3ml2=0.12×0.252/3=0.0025kg·m2ω=3000×2π/60=314rad/sL=0.0025×314=0.785kg·m2/s由角動(dòng)量守恒，機(jī)體獲得反向角動(dòng)量，在Δt=0.3s內(nèi)平均扭矩τ=L/Δt=2.62N·m角加速度α=τ/I_z=2.62/0.18=14.5rad/s246.（11分）某航測(cè)項(xiàng)目要求地面分辨率5cm，相機(jī)像素6000×4000，像元尺寸3.9μm，焦距28mm，航向重疊80%，旁向重疊70%，測(cè)區(qū)長(zhǎng)8km、寬5km，平均海拔200m，無人機(jī)巡航速度20m/s，求：（1）相對(duì)航高；（2）單像元對(duì)應(yīng)地面尺寸；（3）航線間隔與曝光間隔；（4）總相片數(shù)；（5）飛行時(shí)間。答案：（1）H=f·GSD/pixel_size=0.028×0.05/3.9e-6=359m，相對(duì)航高=359–200=159m（2）已給5cm（3）旁向重疊70%→航線間隔=像幅寬×(1–0.7)=6000×0.05×0.3=90m航向重疊80%→曝光間隔=像幅長(zhǎng)×(1–0.8)/V=6000×0.05×0.2/20=3m→時(shí)間間隔=3/20=0.15s（4）航線數(shù)=5000/90=55.6→56條每航線相片=8000/(3)=2667張總相片=56×2667≈1.49×10?張（5）飛行時(shí)間=8000/20=400s=6.67min（單航線），總時(shí)間=56×(400+轉(zhuǎn)彎30s)=56×430=24080s≈6.7h七、綜合設(shè)計(jì)題（20分）4